下篇：3万字告诉你全球6G通信技术最新进展

文 |钱鸿生

编辑|星船知造

视觉设计：星船知造

6G网络并不是在5G基础之上的简单升级，而是利用通过关键技术的突破，实现跨越式的全面技术提升。

6G移动通信的技术发展将会对半导体工业、电子设备制造、高端芯片研制、软件开发、智能手机制造等上下游供应链和相关技术企业等带来巨大的提升效应，助力各行业加快数字化转型的步伐。

6G场景化应用又将催生出一大批数字经济实体，对于我国数字经济发展包括工业自动化控制、智能城市、无人驾驶、智慧医疗、智慧农业、全息通信、生活娱乐等，都将产生巨大影响。

5G时代已经过半。从2019年5G启航至今，中国扎实推进5G助力千行百业。目前属于5G的时间还有至少5年。

中国数个万亿级产业的崛起都在5G技术的托举下：从5G向6G迈进：芯片背后的持久战

6G标准话语权的争夺战也已打响——今年美国、澳大利亚、加拿大、捷克、芬兰、法国、日本、韩国、瑞典和英国10个国家发布联合声明，拉起“6G”联盟，准备来个抱团式弯道超车。

一场6G关键技术的研究、测试工作已经全面拉开竞争序幕。

作为星船知造“现代通信与智能网技术展望”系列栏目的第三辑，我们邀请星船知造资深读者、通信行业教授级高级工程师钱鸿生博士为我们撰写了《第六代移动通信6G关键技术与发展前景的研究》。

报告正文共3.1万字，从移动通信技术迭代发展的角度出发，分析第六代移动通信6G发展的内生驱动力，全面分析6G移动通信的愿景目标、系统架构、主要性能参数和关键新技术突破的内涵，分析未来6G移动通信网络新的六大场景化应用领域，盘点我国科研人员近期在6G关键技术研究中的一些重大突破案例。

最后就我国部署商用6G移动通信网络的时间、6G资本市场的发展前景以及建立风险管控机制作了简要的分析与研判。

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上篇《3万字告诉你全球6G走到哪一步了》。

本篇我们节选了第一章中的“国际组织6G技术标准化推进情况”；第二章中“中国工信部定义6G愿景目标”、“第六代移动通信6G场景化应用展望”；第三章“我国6G移动通信发展前景研判”中的部分内容。

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01 三个重要时间表

1，5G-Advanced标准演进计划时间表

5G-Advanced 不是一个可有可无的技术过渡，而是移动通信升级迭代的必经之路，5G-Advanced的R18已经完成，业界将2024年视为5G-Advanced的商用元年。

后续的R19、R20 版本包含通过AI优化现有通信空口传输、网络管理、网络用户策略、绿色网络与节能、通感模型等一系列相关技术的全新解决方案，这些关键技术完全可能平滑过渡到6G移动通信系统中去。

因此，我们从现在起就要跟踪5G-Advanced标准制定的过程，研究如何将我国规模巨大的5G网络演进融合到未来6G网络中去，充分发挥我们5G网络建设的投资效益。

5G-Advanced的标准化工作将有R18、R19和R20三个版本，持续对原有5G的功能进行升级与完善，计划到2025年完成5G-Advanced最后一个版本R20的制定工作，详见下图

根据 3GPP 官网公布的时间表来看，3GPP于2023 年就已经同时开启了对于6G 的研究，启动了首个6G 标准 R21 版本技术标准的制定，大约在2028年上半年到 2030 年将冻结 R23 版本。在此过程中，预计全球在2028年下半年将会有部分6G标准的移动通信商业化试验网络的出现。

2，中国6G实施时间表

中国IMT-2030（6G）推进组在2023年12月的全球6G发展大会上做了题为《IMT-2030（6G）推进组研究进展》的报告，代表中国政府提出了我国发展第六代移动通信的具体时间表，如下图所示

上述时间表显示，我国的6G标准制定与网络部署分为三个阶段

第一阶段：2020年到2025年概念形成阶段

形成6G愿景需求及概念，突破关键技术，为6G国际标准奠定技术基础。

第二阶段：2025年到2029年国际标准阶段

开展国际标准研究，形成全球统一的6G国际标准。

第三阶段：2026年到2030年产业研发阶段

全面推进产业研发，构建完整产业生态，加快推进产业成熟，支持6G商用。

3，中国6G关键技术试验三阶段实施图

2022年8月开始，在工信部的指导下，我国IMT-2030（6G）推进组正式启动了6G关键技术试验工作，该项工作分为三个阶段，如下图16所示

我国的6G关键技术试验工作分为三个阶段

第一阶段：2022年到2025年关键技术试验

第二阶段：2024年到2026年技术方案试验

第三阶段：2027年到2030年系统组网试验

其中，2023年已经或正在试验的6G关键技术领域包括：太赫兹通信、通信感知一体化、智能超表面、移动算力网络、无线人工智能、分布式自治网络、数据服务等关键技术。

在我国广大工程技术人员努力拼搏以及开展国际交流合作的基础上，我国在相关6G标准建议和关键技术验证中取得了突破性的进展，为我国的6G发展奠定了坚实的技术基础。

02 全球最新6G专利申请排名喜忧参半

截至2023年底，根据全球6G技术专利局的研究报告，在全球贡献的6G专利申请数量，正在以惊人的速度增长，其中中国加大对6G技术的标准化研究和关键技术研发力度，中国6G专利申请的内容主要涉及无线传输、通信技术、量子技术和人工智能等9个领域。

目前中国提交的6G专利申请量已经高达8074件，处于全球贡献6G标准建议的领先地位，占比为6G申请专利总数的40.3%，排名第二的是美国6G专利申请占比为35.2%。

美国作为曾经的通信设备研发的重要力量，持续在6G技术研发和创新方面发力，自2019年以来，美国的6G专利申请数量持续增长，年均增长率达到13.8%。

美国6G专利申请的主体单位已经不是传统的朗讯科技与贝尔实验室等，而是来自有强大经济实力和市场优势的新型实业主体，如高通、苹果、谷歌、英特尔等。

美国企业本身在研发资金、芯片制造、智能手机、算力算法、人工智能和数据处理等方面具有明显技术与人才优势，大有先发制人抢占6G标准与研发制高点的企图，美国不愿意在6G领域被中国赶超，不但在国际上抹黑中国制造的通信产品，并试图通过纠集部分国家组建6G联盟，来抗衡中国在6G领域的技术优势，因此6G标准化和研发领域的国际竞争不容小视。

中国科学院多名院士纷纷发出警告，对美国6G研发态势和星链计划推进，我国需保持高度警觉，不能放松我国在这些领域的布局和研发。

全球6G技术专利申请排名第三是虎视眈眈的日本，占比达到9.9%，日本6G专利申请数量持续快速增长，年均增长率达到12.4%。

长期以来日本在通信设备制造、电子设备生产、芯片制造等领域积累了丰富的经验，饼在天线设计和信号处理方面具有独特的技术优势。

国际电信联盟将在2024年召开专题会议，对各国提交的6G标准建议展开讨论，希望中国在6G领域的领先优势能在未来的6G标准化制定中发挥重要引领和主导作用。尽管中国政府已经目前表态，希望这次第六代移动通信6G能形成全球统一的技术标准，但是欧洲、美国、日本等在6G加大投入虎视眈眈，实现6G的全球统一的技术标准的竞争可能会发生激烈的对抗，道路会非常曲折。

03 第六代移动通信6G场景化应用展望

2023年6月，国际电联发布了《IMT面向2030及未来发展的框架和总体目标建议书》（ITU-R M.2160-0），对6G的使用场景做了定义：

第六代移动通信6G将预计扩展支持各种用户、应用和新技术发展趋势，同时为可持续的数字化转型提供前景。

6G的使用场景设想将在5G使用场景，即增强型移动宽带（eMBB）、超可靠和低延迟通信（URLLC）和大规模机器类型通信（mMTC）的基础之上，扩展到更广泛的场景化应用。

6G设想启用新的使用场景，包括沉浸式通信、超可靠和低延迟通信、超大规模通信、无处不在的泛在连接、普惠智能与通信、综合传感和通信六大应用场景。

2.5.1 沉浸式通信与虚实共存

沉浸式通信或沉浸式云XR通信是一种专门技术，它涵盖了虚拟现实（VR）、增强现实（AR）和混合现实（MR）等多种技术，可以让用户在视觉、听觉和直观交互中具有身临其境的体验，构建出一个以假乱真、虚实共存的世界。

6G网络传输速度和极低时延性能，使得极致沉浸式云XR通信实现，满足用户的极致体验需求。通过6G沉浸式云化XR通信，特点是将消耗资源的计算机算力转移到云或边缘端，并通过6G超宽带、低延迟网络与轻量级客户端交互。

好处是能极大降低终端的制造成本和性能要求，终端将更轻便、智能，有利于极致沉浸式云XR通信的场景化应用，实现物理世界中人与物的高效互联，实时精确地反映物理世界的真实状态。

6G的沉浸式云XR通信将在娱乐、远程教育、远程医疗、元宇宙、工业互联网、物联网中有广泛的应用前景，场景化应用潜力巨大，将助力数字经济实体与虚拟数字世界的深度融合和各行业的数字化转型。

2.5.2 超可靠和低延迟的通信

6G将依靠超可靠和低延迟通信（URLLC）的持续优化，涵盖对可靠性和延迟有严格要求的特殊应用场景。适用于在工业环境中实现远程自动化操作，在未来人工智能控制下对生产线和自动控制装置实施远程定位和操控。

这种使用场景将支持增强的可靠性和较低的延迟，将重新定义智慧交通与无人驾驶的内涵，在6G提供的通信感知和空天一体技术的支撑下，完成自动驾驶的精确定位和超强感知，实现动态路线规划和全程安全自动驾驶，让无人驾驶成为常态，甚至在安全操控性能方面远超人类的认知水平。

2.5.3 超大规模连接助力万物互联

6G超大规模通信是在5G机器类型通信（mMTC）的基础上进一步的能力拓展和增强。这个使用场景涉及连接大量的设备或传感器的超大规模连接，对象将包括部署在工业互联网中的各种终端设备、智慧城市、智慧交通、智慧生活、智慧农业等场景中海量设备的互联。

6G超大规模连接的场景特点是联网设备数量比5G有大幅度的增加，并支持处理各种不同速率的终端。

6G网络将拥有万亿级以上的超大规模设备连接的能力，并满足亚毫秒级的时延要求，使得数据处理的质量和安全性得到极大的提高。

6G超大规模连接将采用新的技术手段，如分布式自治与数字孪生技术、通信感知一体化技术、全域覆盖空天一体技术和人工智能技术的综合运用。实现虚实共存、万物互联，精确实时地精确感知物理世界的细微变化，通过数据模型和标准接口，辅以自动纠错和恢复的能力，在超大规模的指定连接中，可以根据使用情况、对不同的数据速率、不同的终端功耗和移动性要求，进行动态的调整与优化，使得数据传送的质量得到充分保障。

2.5.4 无处不在的泛在网络连接

目前全球大多数人分布在农村和偏远地区，由于地面通信网络建设费用昂贵，国外私有企业在追逐利润最大化的前提下，难以保障这些边远地区的通信。有些无人区、远洋考察航行、空中设备都有移动通信的需求。

随着6G网络的部署，地面移动通信与包括中高轨道卫星网络、高空转接平台、无人机在内的空间网络相互融合，将构建起一个覆盖全球化三维立体的6G通信网络，为用户提供无处不在的泛在网络连接。

6G网络无处不在的泛在网络连接，也为广域物联网接入，应急保障通信、现代农业作物监控、无人区监控、海上应急行动、远洋集装箱服务等，提供高精度定位，高精度导航、高精度管控等服务。

6G网络的这个使用场景将极大增强连接，弥合数字鸿沟，增进与其他系统广泛的互联互通性。

2.5.5普惠智能与通信融合交互

普惠智能与通信融合交叉是6G典型的应用场景之一，将依托6G网络具有的高效分布式智能学习和逻辑推理的能力，提供人工智能与通信融合交互的通信和AI算力。可服务于特定应用场景之中，提高6G网络整体的性能和先进性。6G的普惠智能与通信场景应包括数字孪生数据训练、计算模型推理、图像识别、多模态数据生成和预测。

典型的应用包括自动识别融合语音、人脸、手势、物理信号等多种信息，实现智能逻辑判断与智能反馈机制，利用超宽带、低延迟、高可靠性的数据处理，实现智能体与人类的实时交互与反馈。

6G的普惠智能将满足未来智能手机、智能终端、工业互联网设备传感器、无人驾驶车辆、智能机器人，无人机集群、脑机接口等新型终端支持高速数据传输，以及实现不同类型智能设备间的协作和融合交互。实现对物理世界运行提供数据分析和决策，支撑海量数据处理，智能感知边缘接入，负载自动调整与协调。

2.5.6 综合传感和通信融合创新

未来的6G网络不再是单纯的数据传输，而是集传感、计算、通信为一体的综合传感和通信系统。

现代通信系统对通信感知和计算能力提出极致需求，6G通信网络将凭借实时无线传感、先进信号处理技术以及算力支撑，为准确检测、感知分辨率、感知精度、识别、定位成像，包括速度、距离、角度。充分利用毫米波或太赫兹等更高频段频谱资源，有助于获取环境信息，进而提高无线系统的性能，为6G通信系统增加了新的场景化应用维度。

6G的综合传感和通信不是简单的对物体的定位服务，而是通过无线信号的反射、试验、多普勒角度谱信息，将云端多样的算力通过网络的方式连接与协同，可以进行三维立体的追踪与定位，支持高精度定位和传感相关的能力，包括被测对象的距离、速度、角度的感知和成像。并用超高清射频图像重建目标环境，实现厘米级或毫米级的定位。

随着综合传感和通信以及人工智能技术的进步，将计算与网络的深度融合及协同感知，以及网络的智能化调度，并解决算力中多方协作，对象或过程被数字化复制。这个功能在未来工业互联网、物联网、环境监测、无人智能汽车、多机器人协同、航天控制领域等场景中有广泛的应用。

结束语

当前是6G概念形成与关键技术储备的关键窗口期。我国已经在6G相关技术的验证和工作方面取得了一大批丰硕成果。未来6G网络发展前景广阔，但也充满机遇和挑战。要警惕全球6G标准可能发生多制式分裂的情况，进而削弱中国在6G标准和国际产业链方面的话语权。

对于投资者而言，6G发展中还存在许多不确定的因素，需要对6G技术发展有一个全面的认识，具备足够的风险管控意识，同时需要关注行业动态和政策变化，以便及时调整投资策略和资产配置。

未来6G技术的发展与竞争中，我们应坚持自主创新与国际开放合作并行推进的策略，共同推进全球6G技术的发展和应用，中国应当为人类社会福祉和科学技术的进步做出积极的贡献。

主要参考文献：

[1] ITU-R."Framework and overall objectives of the future development of IMT for 2030 and beyond". June 2023.

[2] ITU-R，Overview timeline for IMT towards the year 2030 andbeyond".2022.

[3] 作者钱鸿生、编辑唐晓园.《华为之外，1998-2023芯片背后的持久战》[J].上海.《星船知造》.2022年9月12日.

[4] 科技部网站.《我国正式启动第六代移动通信技术研发工作》.2019年11月7日.

[5] 中国IMT-2030（6）推进组官网.

[6] 中国电信研究院.《6G愿景与技术白皮书》.2022年12月.

[7] 中国移动集团公司.《中国移动6G网络架构技术白皮书》.2022年12月.

[8] 中国移动集团公司.《2023年中国价值驱动6G发展白皮书》.2023年7月。

[9] 邓彬、李韬 、汤斌等著《基于太赫兹雷达的声致海面微动信号检测》[J].雷达学报.2023年8月.第 1 2 卷 第 4 期.

[10] 国务院《十四五数字经济发展规划的通知》（国发〔2021〕29号）.2021年12月12日.

本文基于访谈及公开资料写作，不构成任何投资建议

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